CN110658689B - 光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机 - Google Patents

光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机 Download PDF

Info

Publication number
CN110658689B
CN110658689B CN201810720773.5A CN201810720773A CN110658689B CN 110658689 B CN110658689 B CN 110658689B CN 201810720773 A CN201810720773 A CN 201810720773A CN 110658689 B CN110658689 B CN 110658689B
Authority
CN
China
Prior art keywords
compensation
illumination
substrate surface
distribution
uniformity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810720773.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110658689A (zh
Inventor
钱俊
湛宾洲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd filed Critical Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority to CN201810720773.5A priority Critical patent/CN110658689B/zh
Priority to PCT/CN2019/093837 priority patent/WO2020001645A1/zh
Priority to TW108123013A priority patent/TWI768218B/zh
Publication of CN110658689A publication Critical patent/CN110658689A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110658689B publication Critical patent/CN110658689B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

本发明提供了一种光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机，通过采集一定时间内光刻机的基板面上的照度分布数据，以在光刻机生命周期内不同阶段下，将对应阶段的补偿区设置于曝光光路的补偿面上，对入射至基板面的光强进行补偿，使光刻机在其生命周期内的照度均匀性满足控制要求，通过增加补偿工位，实现对照明***整个生命周期内的照度均匀性进行预补偿，在实现均匀补偿的同时，延长均匀补偿的生命周期，以降低成本、提高可靠性、降低了制造成本及技术难度，并且，由于所述补偿板是通过绕中心轴旋转以切换补偿工位的，减少可动机构，优化了控制策略。

Description

光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机
技术领域
本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机。
背景技术
投影式光刻机是一种将掩模面图案转移到基板面/硅片面形成所需要的图案，进而集成出需要的面板/集成电路(IC)的设备。投影式光刻机中的曝光***主要承担掩膜图形的精确投影与曝光等任务。其中，照明***为光刻机掩模面提供均匀的照明光斑，是投影式光刻机的能量来源，掩模面的光斑能量和照度均匀性是照明***的重要指标，光斑能量的大小决定了光刻机的产率，而照度均匀性决定了投影式光刻机曝光时曝光线条方向性宽度的相对差异，间接地影响到投影式光刻机的分辨率。对于大视场的扫描光学曝光***，其曝光视场大多为大长宽比的长方形结构，因为曝光视场尺寸的不对称性，其照度均匀性普遍低于对称结构的视场。
投影式光刻机对于曝光视场的照度均匀性有着十分高的要求，为了实现对投影式光刻机的整个生命周期内的照度均匀性进行补偿，现有的补偿方法通常成本很高，且可靠性较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机，在实现均匀补偿的同时，延长均匀补偿的生命周期。
为了达到上述目的，本发明提供了一种照度均匀性补偿方法，包括：
步骤1、利用光刻机定期维护，采集一定时间内光刻机的基板面上的照度分布数据；
步骤2、根据采集到的基板面上的照度分布随时间的变化趋势，建立投影物镜的透过率衰减模型；
步骤3、根据当前基板面上的照度分布和投影物镜的透过率衰减趋势，推算在光刻机生命周期内不同阶段的基板面上的照度分布；
步骤4、根据推算的基板面上的照度分布和期望的基板面上的照度分布，利用预补偿计算模型，计算出光刻机生命周期内不同阶段下的预补偿透过率分布；
步骤5、根据多个阶段的预补偿透过率分布在补偿板上制作补偿区，并在光刻机生命周期内不同阶段下，将对应阶段的补偿区设置于曝光光路的补偿面上，对入射至基板面的光强进行补偿。
可选的，所述预补偿计算模型为：
Figure GDA0002826506410000022
其中，T为所述补偿面的透过率分布，MI为补偿前补偿面上的照度分布，M为补偿后基板面上的照度分布，F为从补偿面到基板面的能量传递函数；
其中MI通过
Figure GDA0002826506410000023
反卷积得到，Mo为测量得到的补偿前基板面上的照度分布。
可选的，通过所述预补偿模型得到所述基板面上的透过率分布的步骤包括：
沿光刻机的扫描方向将所述补偿面离散为垂直于扫描方向的i个平行的第一环带；
沿光刻机的扫描方向将所述基板面离散为垂直于扫描方向的j个平行的第二环带，其中i>j；
沿所述补偿面的中心轴开始向外依次计算出每个所述第一环带上的透过率分布以得到补偿面的透过率分布。
可选的，所述预补偿计算模型可转换为：
Figure GDA0002826506410000021
其中，M1、M2….Mj为基板面的中心轴开始向外的第一个、第二个….第j个第二环带上的照度分布，T为补偿面上的透过率分布，T1、T2…、Ti为从补偿面的中心轴开始向外的第一个、第二个…、第i个第一环带上的透过率分布，K11…、Kij为补偿面的第1个第一环带在基板面的第1个第二环带上…、第i个第一环带在基板面的第j个第二环带上的离散系数。
可选的，根据转后的预补偿计算模型，通过以下公式得到所述补偿面上i个第一环带的透过率分布T1、T2….Ti：
Figure GDA0002826506410000031
可选的，在照射至基板面的照明视场的沿光刻机扫描方向的两侧至少分别布置一个具有相同预补偿透过率分布的补偿区。
本发明还提供了一种实现所述的光刻机照度均匀性补偿方法的照度均匀性补偿装置，其特征在于，所述照度均匀性补偿装置包括补偿组件、驱动组件及控制组件；
所述补偿组件包括补偿板及设置于所述补偿板表面的若干组补偿区，每组所述补偿区中至少有两个补偿区，且每组补偿区中的所有补偿区均沿周向对称设置且具有相同的透过率分布；
所述驱动组件驱动所述补偿板绕补偿板的中心轴旋转，所述控制组件根据照度均匀性的控制要求控制所述驱动组件，以将所述补偿板中某一组补偿区切换入照明视场内，使所述照明视场内的照度均匀性满足控制要求。
本发明还提供了一种照明***，所述照明***包括沿着光路依次设置的光源、椭球碗组件、耦合透镜组、石英棒、可变狭缝组件、中继镜组及所述的照度均匀性补偿装置，所述照度均匀性补偿装置对所述照明***的照度均匀性进行补偿，并通过切换所述补偿区，使所述照明***在其生命周期内的照度均匀性满足控制要求。
可选的，所述照度均匀性补偿装置位于所述中继镜组的像方视场空间。
可选的，所述光源及所述耦合透镜组的物方焦面分别位于所述椭球碗组件的两个焦点上。
可选的，所述可变狭缝组件的狭缝与所述中继镜组的物方焦面对准，并且，所述可变狭缝组件与所述石英棒之间的距离小于一阈值。
本发明还提供了一种光刻机，包括所述照明***。
在本发明提供的光刻机照度均匀性补偿方法中，通过采集一定时间内光刻机的基板面上的照度分布数据，建立投影物镜的透过率衰减模型，以推算在光刻机生命周期内不同阶段的基板面上的照度分布，根据推算的基板面上的照度分布和期望的基板面上的照度分布，计算出光刻机生命周期内不同阶段下的预补偿透过率分布，然后根据多个阶段的预补偿透过率分布在补偿板上制作补偿区，以在光刻机生命周期内不同阶段下，将对应阶段的补偿区设置于曝光光路的补偿面上，对入射至基板面的光强进行补偿，使光刻机在其生命周期内的照度均匀性满足控制要求，通过增加补偿工位，实现对照明***整个生命周期内的照度均匀性进行预补偿，在实现均匀补偿的同时，延长均匀补偿的生命周期，以降低成本、提高可靠性、降低了制造成本及技术难度，并且，由于所述补偿板是通过绕中心轴旋转以切换补偿工位的，减少可动机构，优化了控制策略。
附图说明
图1a-图1c为本实施例提供的三种补偿板的示意图；
图2为本实施例提供的照度均匀性补偿装置的形成方法的流程图；
图3为本实施例提供的照度均匀性补偿装置的形成方法的又一流程图；
图4为本实施例提供的当前基板上的照度分布的示意图；
图5为本实施例提供的当前基板上的照度分布的又一示意图；
图6为本实施例提供的当前补偿面上的透过率分布的示意图；
图7为本实施例提供的预期透过率分布的示意图；
图8为本实施例提供的设计补偿板的补偿区的示意图；
图9为本实施例提供的补偿后基板上的照度分布的示意图；
图10为本实施例提供的预补偿计算模型的示意图；
图11为本实施例提供的补偿板环带划分的示意图；
图12为本实施例提供的补偿板透过率分布的计算原理的示意图；
图13为本实施例提供的照明***的示意图；
其中，1-补偿板，11-补偿区，201-光源，202-椭球碗组件，203-耦合透镜组，204-石英棒，205-可变狭缝组件；206-中继镜组，207-照度均匀性补偿装置。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了提高光刻机的照度均匀性，可以采用以下三种方法进行照度均匀性补偿：第一照度均匀性补偿方案为采用在补偿板上镀铬，对基板面的能量分布进行调整，但考虑到光刻机的照明***中的光学镜片在长期的使用过程中存在持续不断的透过率衰减，此种补偿方案的生命周期相对于照明***的整体生命周期过短，需要不断更换补偿板，制造成本较高；第二种照度均匀性补偿方案为采用挡片伸缩，得到不同的光路去除量，以实现照度均匀性补偿，但对于每个挡片均需设计可动机构，且可动机构的运动范围和控制精度直接决定均匀性补偿的范围和补偿的精度，这极大地增加了成本、设计难度和可靠性风险，第三种照度均匀性补偿方案为通过至少两块透过率分布为高阶次曲线的补偿板，相互叠加使用，但这种方案与第二种方案一样，均需要设计可动机构，存在诸多设计和应用成本的缺点。
发明人发现，投影式光刻机的照明视场通常为大长宽比的矩形，且照度均匀性劣化趋势通常为U字形，所以照度均匀性补偿装置的透过率分布可以设计为与之相反的倒U字形分布。这样，照度均匀性补偿装置的中心区域的补偿量非常小，在一定的范围内，可以近似认为不需要补偿，那么，所述照度均匀性补偿装置的中心区域无需镀铬，可以在所述照度均匀性补偿装置中设计多组补偿区。发明人进一步发现，为了设计所述照度均匀性补偿装置的多组补偿区，需要长期持续采集所述光刻机的基板面上的照度分布数据，并由长期得到的照度分布数据归纳出投影物镜透过率衰减趋势，所述投影物镜透过率衰减趋势的为随着时间的推移衰减越大，从所述衰减趋势可以推算出所述投影物镜未来可能衰减的趋势，从而进行预补偿，进一步，由于在计算照度均匀性补偿装置的补偿板的透过率分布时，会涉及大量的反卷积运算，十分的费时和费力，发明人发现还可以通过合理的近似计算以提高计算效率。
图2和图3为本实施例提供的光刻机照度均匀性补偿方法，包括：
S1：利用光刻机定期维护，采集一定时间内光刻机的基板面上的照度分布数据；
S2：根据采集到的基板面上的照度分布随时间的变化趋势，建立投影物镜的透过率衰减模型；
S3：根据当前基板面上的照度分布和投影物镜的透过率衰减趋势，推算在光刻机生命周期内不同阶段的基板面上的照度分布；
S4：根据推算的基板面上的照度分布和期望的基板面上的照度分布，利用预补偿计算模型，计算出光刻机生命周期内不同阶段下的预补偿透过率分布；
S5：根据多个阶段的预补偿透过率分布在补偿板上制作补偿区，并在光刻机生命周期内不同阶段下，将对应阶段的补偿区设置于曝光光路的补偿面上，对入射至基板面的光强进行补偿。
具体的，请参阅图3，首先，利用光刻机会定期维护这一情况，持续不断的采集所述光刻机基板面的照度分布数据，以得到一定时间内光刻机的基板面上的照度分布数据。如图4所示，图4中的横坐标与纵坐标均为位置，可以看出，基板面的中心区域的照度较其边缘区域照度较高、并且更均匀，通过计算得出，图5中的光刻机的照度均匀性为1.54％。再通过当前基板面上的照度分布结合期望的基板面上的照度分布(照度均匀性指标)，可以推算出所述光刻机在补偿后的目标照度分布，如图5所示。根据所述当前基板面上的照度分布基板面上期望的基板面上的照度分布的利用预补偿计算模型计算出所述补偿板的当前透过率分布，如图6所示，此时，可以通过所述补偿板的当前透过率分布设计出一组补偿区，该组补偿区的透过率分布为当前透过率分布。
接下来，根据采集到的基板面上的照度分布随时间的变化趋势，建立如图1所示的投影物镜的透过率衰减模型，本实施例中，所述一定时间可以为一个月或者一年，不限于此。然后根据所述根据当前基板面上的照度分布及所述投影物镜的衰减模型可以推算出在所述光刻机的生命周期内，不同阶段的基板面上的照度分布，然后根据推算的基板面上的照度分布和期望的基板面上的照度分布，利用预补偿计算模型，计算出光刻机生命周期内不同阶段下的预补偿透过率分布，然后将多个阶段的预补偿透过率分布在补偿板上制作补偿区，图7为其中一个补偿区的预补偿透过率分布图。
可选的，在照射至基板面的照明视场的沿光刻机扫描方向的两侧至少分别布置一个具有相同预补偿透过率分布的补偿区，以对照明视场的照度均匀性进行补偿，当然，也可以布置多个补偿区，实现不同的补偿效果。
接着，请参阅图8，结合如图6所示的所述补偿板的当前透过率分布及如图7所示的所述补偿板的预补偿透过率分布，在补偿板上制作补偿区，并在光刻机生命周期内不同阶段下，将对应阶段的补偿区设置于曝光光路的补偿面上，对入射至基板面的光强进行补偿。此时，根据如图9所示，对所述光刻机的照度均匀性进行补偿后，所述光刻机的照度均匀性为0.89％，较补偿前的1.54％提高了0.65％。
进一步，如图10所示，所述预补偿计算模型为：
Figure GDA0002826506410000071
Figure GDA0002826506410000072
其中，F为从补偿面到基板面的能量传递函数，通过仿真得到；Mo为测量得到基板面在补偿前的照度分布，MI为所述补偿面在补偿前的照度分布，通过公式2反卷积分求出；M为基板面在补偿后的照度分布，由照度均匀性指标推算出，通常可以作为公式1的输入矩阵，T为所述补偿板的透过率分布，通过公式1反卷积分求出，通常可以作为公式1的输出矩阵。采用直接反卷积求出补偿板的透过率分布T为一个连续的函数图形，需要通过多次反卷积计算，计算效率较低。
发明人发现，由于所述投影式光刻机的照明***的照度均匀性，对于静态均匀性要求较低，其照明视场均为大长宽比的矩形视场，其照度分布存在中间低，四周高的一般性规律，根据预补偿计算模型的计算原理，本实施例采用另一种环带补偿法进行补偿面上透过率分布的计算。首先沿光刻机的扫描方向对所述补偿面及基板面划分垂直于扫描方向的平行的环带，所述补偿面上具有i个第一环带，所述基板上具有j个第二环带，所述i>j，所述补偿面的第一环带内部做匀化处理，所述第一环带之间进行离散补偿，如图11所示，只要所述第一环带及所述第二环带划分足够密集，就可以保证补偿精度，同时提高计算效率。图11为所述补偿板的环带计算原理的示意图，采用如图11所示的高效率的近似计算方法，可以简化反卷积运算，该方法通过由内向外，迭代求解的方式，获得离散的透过率分布。
具体的，请继续参阅图12，通过离散和仿真，将所述预补偿计算模型简化为一般运算：
Figure GDA0002826506410000081
其中，矩阵[M]中的M1、M2…、Mj为基板面的中心轴开始向外的第一个、第二个…、第j个第二环带上的照度分布，T为补偿面上的透过率分布，矩阵[T]中的T1、T2…、Ti为从补偿面的中心轴开始向外的第一个、第二个…、第i个第一环带上的透过率分布，[K]中的K11…、Kij为补偿面的第1个第一环带在基板面的第1个第二环带上…、第i个第一环带在基板面的第j个第二环带上的离散系数；
其中，矩阵[M]可以通过测量得到，矩阵[K]可以通过仿真得到。
公式(3)可联立成以下方程组：
Figure GDA0002826506410000082
又因为j>i，[K]矩阵有秩，可以通过循环迭代法或最小二乘法求解方程组(4)的最小残差解T1、T2…、Ti，最终获得所述补偿面上的透过率分布[Ti]。这种计算所述补偿板透过率分布的方法效率极高，并且，只要环带划分足够密集，就可以保证补偿精度。
有鉴于此，本实施例提供了一种实现光刻机照度均匀性补偿方法的照度均匀性补偿装置，请参阅图1a-图1c，所述照度均匀性补偿装置包括补偿组件、驱动组件及控制组件；所述补偿组件包括补偿板1及设置于所述补偿板表面的若干组补偿区，每组所述补偿区11中至少有两个补偿区11，且每组补偿区1111中的所有补偿区11均沿周向对称设置且具有相同的透过率分布；所述驱动组件驱动所述补偿板绕补偿板的中心轴旋转，所述控制组件根据照度均匀性的控制要求控制所述驱动组件，以将所述补偿板中某一组补偿区11切换入照明视场内，使所述照明视场内的照度均匀性满足控制要求。
具体的，如图1a所示，所述补偿板1呈方形，在所述补偿板1的上表面设置有两组补偿区11，每组所述补偿区11中的两个补偿区11沿着周向对称设置，并且具有相同的透过率分布。进一步，两组所述补偿区11中的4个补偿区11分别位于所述补偿板1的四边上，图1a中示意性的展示出了所述照度均匀性补偿装置的一个补偿工位，该补偿板1的补偿工位以90度角设置，当所述补偿板1绕其中心轴旋转90度后为所述补偿板1的另一补偿工位，当所述两组补偿区11的透过率分布不同时，所述补偿板1的两个补偿工位具有不同的透过率分布。请参阅图1b，与图1a不同的是，图1b中的补偿板1呈矩形，所述补偿区11相邻设置，该补偿板1的补偿工位不以90度设置，当所述补偿板1旋转设定好的角度时，所述补偿板1从图1b中的补偿工位切换至下一个补偿工位，相较于图1a中的补偿板1，图1b中的补偿板1结构更紧凑。请参阅图1c，所述补偿板1还可以设置4组补偿区11，其具有4个补偿工位，所述4个补偿工位不再以90度角设置，而是以45度角设置，所述4组补偿区11均周向对称设置，所述补偿板1每旋转45度时，实现补偿工位的切换。当然，所述补偿板1不限于图1a-1c中的三种情况，所述补偿板1上的补偿区11还可有更多的设置方式，以形成更多的补偿工位，实现对照明***的未来可能衰减的趋势进行预补偿，以延长所述照度均匀性补偿装置的生命周期，此处不再一一举例。
进一步，为了实现所述补偿板1的转动，所述照度均匀性补偿装置还包括驱动组件及控制组件，所述驱动组件用于驱动所述照度均匀性补偿装置绕其中心轴旋转，所述控制组件用于根据所述照度均匀性的控制要求控制所述驱动组件，例如，当所述补偿工位为45度角布置时，所述控制组件控制所述驱动组件每次旋转45度，以切换所述补偿工位。
请参阅图13，本实施例还提供了一种照明***，所述照明***包括沿着光路依次排列的光源201、椭球碗组件202、耦合透镜组203、石英棒204、可变狭缝组件205(VariebleSlit，VS组件)、中继镜组206、所述照度均匀性补偿装置207及掩模面，所述照度均匀性补偿装置207对所述照明***的照度均匀性进行补偿，并通过将所述补偿板中某一组补偿区切换入照明视场内，使所述照明***在其生命周期内的照度均匀性满足控制要求。
具体的，所述光源201可以为一汞灯，所述光源201发出的光线由所述椭球碗组件202收集汇聚到焦面位置，所述耦合透镜组203具有多个光学镜片，所述光源201处于所述椭球碗组件202的第一焦点，所述耦合透镜组203的物方焦面处于所述椭球碗组件202的第二焦点，所述耦合透镜组203的像方焦面与所述石英棒204的前端面对齐，以将所述椭球碗组件202汇聚的光按照一定的NA耦合进入所述石英棒204，光线在所述石英棒204中多次反射，在所述石英棒204的后端面输出均匀光斑，所述均匀光斑的尺寸等于匀光石英棒的后端面尺寸，所述石英棒204的后端面与所述可变狭缝组件205之间的距离小于一阈值，即在安全范围内，所述石英棒204的后端面尽可能靠近所述可变狭缝组件205的可动刀口平面，所述可动刀口平面与所述中继镜组206的物方焦面对齐，所述可变狭缝组件205负责扫描视场的截取和扫描功能，所将所述可变狭缝组件205的视场窗口投影放大到所述中继镜组206的像方焦面，形成满足需求的照明视场，供后续光学***使用。所述照度均匀性补偿装置207位于所述中继镜组206的像方光路空间，掩膜面之前，处于合适的离焦位置。所述照度均匀性补偿装置207可以具有多个补偿工位(多组补偿区)，根据所述照度均匀性的控制要求旋转所述补偿板，以将合适的某组补偿区的切换入所述照明视场，使所述照明***在其生命周期内的照度均匀性满足控制要求。
综上，在本发明实施例提供的光刻机照度均匀性补偿方法中，通过采集一定时间内光刻机的基板面上的照度分布数据，建立投影物镜的透过率衰减模型，以推算在光刻机生命周期内不同阶段的基板面上的照度分布，根据推算的基板面上的照度分布和期望的基板面上的照度分布，计算出光刻机生命周期内不同阶段下的预补偿透过率分布，然后根据多个阶段的预补偿透过率分布在补偿板上制作补偿区，以在光刻机生命周期内不同阶段下，将对应阶段的补偿区设置于曝光光路的补偿面上，对入射至基板面的光强进行补偿，使光刻机在其生命周期内的照度均匀性满足控制要求，通过增加补偿工位，实现对照明***整个生命周期内的照度均匀性进行预补偿，在实现均匀补偿的同时，延长均匀补偿的生命周期，以降低成本、提高可靠性、降低了制造成本及技术难度，并且，由于所述补偿板是通过绕中心轴旋转以切换补偿工位的，减少可动机构，优化了控制策略。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光刻机照度均匀性补偿方法，其特征在于，包括：
步骤1、利用光刻机定期维护，采集一定时间内光刻机的基板面上的照度分布数据；
步骤2、根据采集到的基板面上的照度分布随时间的变化趋势，建立投影物镜的透过率衰减模型；
步骤3、根据当前基板面上的照度分布和投影物镜的透过率衰减趋势，推算在光刻机生命周期内不同阶段的基板面上的照度分布；
步骤4、根据推算的基板面上的照度分布和期望的基板面上的照度分布，利用预补偿计算模型，计算出光刻机生命周期内不同阶段下的预补偿透过率分布；
步骤5、根据多个阶段的预补偿透过率分布在补偿板上制作补偿区，并在光刻机生命周期内不同阶段下，将对应阶段的补偿区设置于曝光光路的补偿面上，对入射至基板面的光强进行补偿；
所述预补偿计算模型为：
Figure FDA0002826506400000011
其中，T为所述补偿面的透过率分布，MI为补偿前补偿面上的照度分布，M为补偿后基板面上的照度分布，F为从补偿面到基板面的能量传递函数；
其中MI通过
Figure FDA0002826506400000012
反卷积得到，Mo为测量得到的补偿前基板面上的照度分布。
2.如权利要求1所述的光刻机照度均匀性补偿方法，其特征在于，通过所述预补偿模型得到所述基板面上的透过率分布的步骤包括：
沿光刻机的扫描方向将所述补偿面离散为垂直于扫描方向的i个平行的第一环带；
沿光刻机的扫描方向将所述基板面离散为垂直于扫描方向的j个平行的第二环带，其中i>j；
沿所述补偿面的中心轴开始向外依次计算出每个所述第一环带上的透过率分布以得到补偿面的透过率分布。
3.如权利要求2所述的光刻机照度均匀性补偿方法，其特征在于，所述预补偿计算模型可转换为：
Figure FDA0002826506400000021
其中，M1、M2…、Mj为基板面的中心轴开始向外的第一个、第二个…、第j个第二环带上的照度分布，T为补偿面上的透过率分布，T1、T2…、Ti为从补偿面的中心轴开始向外的第一个、第二个…、第i个第一环带上的透过率分布，K11…、Kij为补偿面的第1个第一环带在基板面的第1个第二环带上…、第i个第一环带在基板面的第j个第二环带上的离散系数。
4.如权利要求3所述的光刻机照度均匀性补偿方法，其特征在于，根据转后的预补偿计算模型，通过以下公式得到所述补偿面上i个第一环带的透过率分布T1、T2…、Ti：
Figure FDA0002826506400000022
5.如权利要求1所述的光刻机照度均匀性补偿方法，其特征在于，在照射至基板面的照明视场的沿光刻机扫描方向的两侧至少分别布置一个具有相同预补偿透过率分布的补偿区。
6.一种实现权利要求1-5中任一项所述的光刻机照度均匀性补偿方法的照度均匀性补偿装置，其特征在于，所述照度均匀性补偿装置包括补偿组件、驱动组件及控制组件；
所述补偿组件包括补偿板及设置于所述补偿板表面的若干组补偿区，每组所述补偿区中至少有两个补偿区，且每组补偿区中的所有补偿区均沿周向对称设置且具有相同的透过率分布；
所述驱动组件驱动所述补偿板绕补偿板的中心轴旋转，所述控制组件根据照度均匀性的控制要求控制所述驱动组件，以将所述补偿板中某一组补偿区切换入照明视场内，使所述照明视场内的照度均匀性满足控制要求。
7.一种照明***，其特征在于，所述照明***包括沿着光路依次设置的光源、椭球碗组件、耦合透镜组、石英棒、可变狭缝组件、中继镜组及如权利要求6所述的照度均匀性补偿装置，所述照度均匀性补偿装置对所述照明***的照度均匀性进行补偿，并通过切换所述补偿区，使所述照明***在其生命周期内的照度均匀性满足控制要求。
8.如权利要求7所述的照明***，其特征在于，所述照度均匀性补偿装置位于所述中继镜组的像方视场空间。
9.如权利要求7所述的照明***，其特征在于，所述光源及所述耦合透镜组的物方焦面分别位于所述椭球碗组件的两个焦点上。
10.如权利要求9所述的照明***，其特征在于，所述可变狭缝组件的狭缝与所述中继镜组的物方焦面对准，并且，所述可变狭缝组件与所述石英棒之间的距离小于一阈值。
11.一种光刻机，其特征在于，包括如权利要求7-10中任一项所述的照明***。
CN201810720773.5A 2018-06-29 2018-06-29 光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机 Active CN110658689B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810720773.5A CN110658689B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机
PCT/CN2019/093837 WO2020001645A1 (zh) 2018-06-29 2019-06-28 光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机
TW108123013A TWI768218B (zh) 2018-06-29 2019-06-28 光刻機照度均勻性補償方法及裝置、照明系統及光刻機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810720773.5A CN110658689B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110658689A CN110658689A (zh) 2020-01-07
CN110658689B true CN110658689B (zh) 2021-02-05

Family

ID=68985840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810720773.5A Active CN110658689B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110658689B (zh)
TW (1) TWI768218B (zh)
WO (1) WO2020001645A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112051712B (zh) * 2020-08-21 2022-10-28 华虹半导体(无锡)有限公司 用于光刻设备的曝光补偿方法及***

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000065391A (ko) * 1999-04-02 2000-11-15 김영환 조명광의 균일도 개선방법
US7030966B2 (en) * 2003-02-11 2006-04-18 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and method for optimizing an illumination source using photolithographic simulations
US7061591B2 (en) * 2003-05-30 2006-06-13 Asml Holding N.V. Maskless lithography systems and methods utilizing spatial light modulator arrays
US20060139784A1 (en) * 2004-12-28 2006-06-29 Asml Holding N.V. Uniformity correction system having light leak compensation
DE102006039760A1 (de) * 2006-08-24 2008-03-13 Carl Zeiss Smt Ag Beleuchtungssystem mit einem Detektor zur Aufnahme einer Lichtintensität
CN201083963Y (zh) * 2007-08-22 2008-07-09 中国科学院上海光学精密机械研究所 光刻机投影物镜彗差原位检测***
CN101226343A (zh) * 2008-01-29 2008-07-23 芯硕半导体（中国）有限公司 一种采用灰度补偿制提高光刻曝光能量均匀性的方法
NL2004770A (nl) * 2009-05-29 2010-11-30 Asml Holding Nv Lithographic apparatus and method for illumination uniformity correction and uniformity drift compensation.
DE102011005881A1 (de) * 2011-03-22 2012-05-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Einstellung eines Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie
CN103293863B (zh) * 2012-02-24 2015-11-18 上海微电子装备有限公司 一种光刻照明***
CN102722090B (zh) * 2012-06-08 2015-03-04 中国科学院光电技术研究所 一种照明均匀性补偿装置
CN103885297B (zh) * 2014-03-04 2016-02-10 中国科学院上海光学精密机械研究所 光刻机曝光***照明均匀性的校正方法
CN107885038A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 上海微电子装备（集团）股份有限公司 照明均匀性校正装置、校正方法以及一种曝光投影***

Also Published As

Publication number Publication date
TWI768218B (zh) 2022-06-21
TW202001443A (zh) 2020-01-01
CN110658689A (zh) 2020-01-07
WO2020001645A1 (zh) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5627626A (en) Projectin exposure apparatus
US6913373B2 (en) Optical illumination device, exposure device and exposure method
US20040174512A1 (en) Illumination optical apparatus, exposure apparatus and method of exposure
CN100547489C (zh) 一种用于微光刻的照明光学***
CN104111592B (zh) 一种基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳的方法
JP5153492B2 (ja) 露光条件決定方法およびコンピュータプログラム
JPH10189427A (ja) 照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置
JP4366948B2 (ja) 照明光学装置、露光装置および露光方法
CN101216679B (zh) 一种边缘曝光装置
CN110658689B (zh) 光刻机照度均匀性补偿方法及装置、照明***及光刻机
US9046783B2 (en) Photomask, and pattern formation method and exposure apparatus using the photomask
CN103389624B (zh) 曝光装置、曝光方法、器件的制造方法以及开口板
EP1423758A1 (en) A zoom system, in particular, a zoom system for an illumination device of a microlithographic projection system
WO2007111146A1 (ja) 照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法
CN101144985A (zh) 包括校正滤镜的投影对准器
KR100331063B1 (ko) 역운동을 갖는 스캐닝 리소그래피 시스템
CN108073045A (zh) 一种双分镜头直写式曝光机***
JP2020073949A (ja) Ｅｕｖ投影リソグラフィのための照明系及び照明光学ユニット
CN112526834B (zh) 一种高分辨率无掩模光刻***以及曝光方法
CN103092000A (zh) 极紫外光刻复眼匀光离轴照明***及实现离轴照明的方法
CN103885297B (zh) 光刻机曝光***照明均匀性的校正方法
US10162269B2 (en) Illumination device
CN217902246U (zh) 一种光刻机照度补偿装置
JP2003149596A (ja) オプチカル・ホモジナイザー、及びオプチカル・ホモジナイザーを製造するための濃度分布マスク
KR101838774B1 (ko) 투영 광학계와 투영 노광 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant